Chap04-基因与环境

ChatGPT技术在生物信息学中的应用生物信息学是一门研究生物数据的收集、处理和分析的学科，它在解决生物学问题的过程中起着重要的作用。

然而，由于生物数据量庞大、复杂性高，传统的生物信息学工具和数据库往往无法满足研究人员需要快速准确获取信息的需求。

最近，人工智能技术的发展为改善生物信息学领域带来了新的机会。

其中，ChatGPT技术——一种基于人工智能的自动对话生成技术，正日益应用于解决生物信息学中的难题。

ChatGPT是OpenAI公司开发的一种自然语言处理模型，它基于大规模的语言数据集进行训练，具备了生成连贯且符合语法语义的对话回复能力。

与传统的基于规则的问答系统不同，ChatGPT通过学习大量对话数据，能够灵活应对各种问答场景，更好地满足用户需求。

在生物信息学中，ChatGPT技术的应用范围广泛。

首先，ChatGPT可以用于生物序列分析。

生物序列包括蛋白质序列、基因组序列等，分析这些序列是了解生物基因功能等重要问题的关键。

ChatGPT可以通过对话的形式，提供对生物序列的解释、预测功能。

研究人员可以通过向ChatGPT提问关于生物序列的问题，比如"该序列编码的蛋白质功能是什么？"、"这段序列是否存在突变位点？"等，ChatGPT可以根据已有的数据和训练经验，给出准确的回答和预测结果。

其次，ChatGPT在药物研发领域也有着广泛应用。

药物研发是一个非常复杂的过程，需要进行大量的实验和数据分析。

而ChatGPT可以提供对于已有的文献和数据库的解读和分析。

研究人员可以向ChatGPT提问关于药物的性质、适应症、副作用等方面的问题，ChatGPT会根据已有的研究成果和文献数据库，提供有价值的信息和建议。

这种使用方式使得药物研发的过程更加高效和准确。

此外，ChatGPT还可以应用于生物信息学中的基因编辑和突变预测。

基因编辑技术如CRISPR-Cas9的出现，使得基因组编辑成为可能。

㊀㊀2021年第62卷第10期1977收稿日期:2021-08-11作者简介:安爽(1996 ),女,山东淄博人,主要从事果树分子生物学研究工作,E-mail:599068905@㊂通信作者:宗宇(1985 ),男,山东德州人,讲师,博士,主要从事果树分子生物学研究工作,E-mail:yzong@㊂文献著录格式:安爽,刘金莲,占晓慧,等.蓝莓bZIP 转录因子基因预测及其在根中表达分析[J].浙江农业科学,2021,62(10):1977-1983.DOI:10.16178/j.issn.0528-9017.20211023蓝莓bZIP 转录因子基因预测及其在根中表达分析安爽1,刘金莲1,占晓慧1,李永强1,2,宗宇1,2∗(1.浙江师范大学化学与生命科学学院,浙江金华㊀321004;2.浙江省特色经济植物生物技术研究重点实验室,浙江金华㊀321004)㊀㊀摘㊀要:利用生物信息学方法对蓝莓bZIP 转录因子基因家族进行鉴定分析,分析基因家族的基本结构㊁保守域以及与拟南芥bZIP 基因家族之间的同源进化关系㊂共鉴定到131个蓝莓bZIP 转录因子基因,调取blastp 和HMMER 检索到的序列ID,根据ID 人工去冗余,后进行CDD (conserve domain database)分析,保留特征结构域筛选得到31条基因序列㊂根据拟南芥的分类标准将其分为9个亚族,分别是A㊁B㊁C㊁D㊁E㊁G㊁I㊁K㊁S 组,每组所含有的成员数目不等㊂根据R 和RStudio 软件进行热图制作,显示不同基因在蓝莓不同组织或是不同pH 条件下表达模式有差异,分析热图明确B 组㊁C 组㊁D 组㊁E 组bZIP 转录因子家族基因成员在蓝莓根系受土壤pH 胁迫下起重要抗逆调控作用㊂关键词:蓝莓;bZIP 转录因子基因;表达模式;抗逆过程中图分类号:S663.9㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀文章编号:0528-9017(2021)10-1977-07㊀㊀蓝莓(Vaccinium spp.)是杜鹃花科越橘属植物,富含花青素及其他营养成分,具有多种功效,被世界粮农组织推荐为五大健康水果之一,因此,在国内也有大量种植,在研究利用方面也越来越受科学家的关注,各种关于蓝莓的性状标记㊁基因克隆及系谱分析等也得到广泛研究㊂蓝莓适应性强,喜弱酸性土壤,一般要求土壤pH 值为4.5~5.5,但国内土壤性质差异较大,蓝莓在种植过程中易受到土壤酸碱性的影响[1],这也是蓝莓得不到广泛种植的原因之一㊂为了加快我国蓝莓产业的发展,扩大蓝莓的栽培地域,了解蓝莓在生长发育过程中能够响应土壤pH 胁迫的相关基因是至关重要的,可以为进一步研究蓝莓相关基因奠定基础,提高蓝莓对土壤pH 胁迫的适应能力,从而可以利用国内盐碱地㊁酸性土壤等进行蓝莓栽培,进而提高我国的蓝莓经济效益㊂转录因子基因家族中,碱性亮氨酸拉链(basic region /leucine zipper motif,bZIP )类转录因子广泛存在于所有真核生物㊂bZIP 类转录因子参与植物生长㊁发育㊁成熟㊁衰老㊁损伤㊁防御以及对各种环境胁迫的响应过程,因此,bZIP 转录因子基因在植物生长过程中对抗寒性㊁耐盐性㊁耐pH 胁迫等都具有较重要的调控抗逆作用[2-3]㊂蓝莓的种植普遍受土壤pH 的影响,因此,研究蓝莓bZIP 转录因子基因以及其在根系pH 胁迫条件下的表达模式,对蓝莓在中国不同酸碱度土壤成功并高效率培育种植具有重要意义㊂1　材料与方法1.1㊀序列数据下载㊀㊀拟南芥数据库中下载氨基酸序列,在北京大学转录因子数据库,从家族列表中选择要找的家族名,使用makeblastdb 建立蓝莓氨基酸序列blastp 本地数据库,利用拟南芥的氨基酸序列对蓝莓氨基酸本地数据库进行blastp 比对,同时利用HMMER 进行模块化检索㊂1.2㊀蓝莓bZIP 转录因子家族成员鉴定从Pfam 蛋白家族数据库(http://pfam. /)下载bZIP 转录因子家族相关结构域bZIP_1(PF00170)㊁bZIP_2(PF07716)㊁bZIP_Maf (PF03131)的HMMER 索引文件[4],执行hmmsearch 利用索引文件从蓝莓氨基酸序列中进行搜索,调取blastp 和hmmsearch 检索到的序列ID,根据ID 利用Excel 脚本去除重复序列;从蓝莓氨基酸序列中调取出来进行CDD (conserve domain database)分析㊂将调取出来的gff 文件上传到1978㊀㊀2021年第62卷第10期/进行基因结构分析,经过鉴别之后获取最终的氨基酸序列ID,进一步筛选调取出蓝莓bZIP家族氨基酸序列,再根据人工去冗余得到最终的序列㊂1.3㊀蓝莓bZIP家族基因的理化性质分析㊀㊀下载鉴定到的蓝莓bZIP蛋白质序列,利用ExPASy提供的在线工具ProtParam(http:// /protparam/)对得到的蓝莓bZIP蛋白质序列进行氨基酸数目㊁理论分子量㊁理论等电点㊁脂肪指数㊁亲水性的平均值等理化性质基本参数的分析,亚细胞定位则采用CELLO服务器V2.5进行鉴定[5]㊂了解蓝莓bZIP转录因子基因的一些理化性质,为之后的基因家族分类等提供重要依据㊂1.4㊀蓝莓㊁拟南芥bZIP转录因子家族成员的系统进化树构建㊀㊀利用生物学软件MEGA7.0中的Clustal W程序将鉴定到的bZIP氨基酸序列进行多重序列比对,生成.meg格式文件,用邻近法(neighbor-joining)进行聚类分析并将所得到的比对结果构建系统发育进化树,具体参数为:Model为p-distance,Bootstrap 值为1000,其余参数为默认[6-11]㊂将北大基因库下载的拟南芥序列与得到的序列进行整合,利用MEGA软件中的Clustal W程序对合并序列进行alignment处理,进行序列联配操作,最后利用IQ-tree进行建树㊂将IQ-tree得到的结果利用Fig-Tree 软件打开,在Fig-Tree中对得到的进化树进行分枝粗细㊁样本名大小及颜色调整等处理,同时对比mega和Fig-Tree生成的进化树,选择能够更直观地展现基因进化趋势及特点的进化树㊂根据拟南芥的分类标准[12]对结果进行分类,分析蓝莓转录因子和拟南芥转录因子之间的同源进化关系㊂1.5㊀蓝莓bZIP转录因子家族成员蛋白序列的氨基酸保守域分析㊀㊀将调取出来的氨基酸序列上传到http:// /tools/meme,使用MEME在线分析工具对蛋白质序列进行motif保守结构域分析(具体参数默认)[13],预测蓝莓bZIP蛋白的保守基序序列㊂利用MEGA将蓝莓氨基酸序列以nwk文件形式导出,同时利用TB-tools(TB-tools:https:// /CJ-Chen/TBtools)软件,导入之前所得到的MEGA构建进化树的nwk文件㊁相关基因的gff或者gff3文件㊁MEME的分析结果文件: meme.xml,绘制三图合一,并进行位置㊁颜色㊁距离等的调整,得到一张合适的进化树㊁基因结构与motif结合的图片,观察分析转录因子序列的保守结构域㊁基因结构等㊂1.6㊀蓝莓bZIP转录因子家族成员的表达模式分析㊀㊀下载蓝莓不同组织各个基因的表达量FPKM (fragments per kilobase per million)以及蓝莓根系在不同pH下不同基因的表达量FPKM[14]㊂通过linux系统将鉴定到的蓝莓bZIP转录因子家族基因与2个测序数据分别进行比对,得到不同组织bZIP转录因子基因的表达Reads数据以及蓝莓根系在不同pH下bZIP转录因子基因的表达数据㊂下载安装R软件和RStudio软件,利用RStudio软件绘制各组织器官以及不同pH下根系的表达热图㊂2　结果与分析2.1㊀蓝莓基因组中的bZIP转录因子㊀㊀利用bZIP相关结构域的HMM文件,通过HMMER软件对蓝莓基因组序列进行比对搜索后,共得到131个含bZIP结构域的bZIP转录因子㊂由序列ID可知,131个蓝莓bZIP家族基因分散在蓝莓的多条染色体上㊂因蓝莓是四倍体植物,为方便之后与拟南芥转录因子一同构建系统进化树,并进行同源序列比对,对得到的131个蓝莓bZIP转录因子基因进行人工去冗余,最后得到31个bZIP转录因子基因,分别命名为VcbZIP1-VcbZIP31㊂根据序列ID对应的染色体位置进行分组编号,发现在2号染色体以及12号染色体上的基因序列最多,有6条,在5号㊁8号以及10号染色体上的基因序列最少,只有一条㊂2.2㊀蓝莓bZIP转录因子的分类与进化㊁基本参数等分析㊀㊀将蓝莓中bZIP基因家族成员按照其所在的染色体位置进行排序,将每条序列通过ExPASy处理进行理化性质分析,分析结果如表1㊂由理化参数分析结果可知,蓝莓bZIP转录因子家族基因中最长的bZIP蛋白(VcbZIP10)有916个氨基酸,最短的bZIP蛋白(VcbZIP5)有197个氨基酸,分子量从22325.03(VcbZIP5)到100534.47 (VcbZIP10)不等,等电点从5.19(VcbZIP28)到9.70(VcbZIP30)不等,脂肪指数从52.48 (VcbZIP18)到90.83(VcbZIP24)不等,亲水性的平均值在-0.941(VcbZIP20)到-0.199 (VcbZIP10)不等㊂根据CELLO的预测显示,蓝莓bZIP基因大部分位于细胞外(extracellular)及细胞外膜(outer membrane),少部分定位于细胞质(浆)(cytoplasmic)以及内膜周质(periplasmic)㊂由于ExPASy在线工具上的蓝莓基因组数据并不完善,因此,目前尚存在一些转录因子(VcbZIP15)的相对分子质量㊁等电点等基本参数信息还不明确㊂表1㊀蓝莓bZIP家族基因基本参数基因编号ID名氨基酸数相对分子质量等电点脂肪指数亲水性的平均值VcbZIP1VcbZIP10-164.1972177379.82 6.0268.65-0.496 VcbZIP2VcbZIP11-282.2135439219.63 5.3060.88-0.745 VcbZIP3VcbZIP11-321.4330033778.089.0768.87-0.637 VcbZIP4VcbZIP11-282.2750856850.94 6.7372.46-0.596 VcbZIP5VcbZIP11-76.3419722325.038.7174.37-0.706 VcbZIP6VcbZIP12-299.3138841569.14 6.2864.48-0.720 VcbZIP7VcbZIP12-94.2044046729.987.7264.05-0.651 VcbZIP8VcbZIP12-169.3929833307.468.7574.60-0.785 VcbZIP9VcbZIP12-201.1833638306.679.3974.85-0.397 VcbZIP10VcbZIP12-29.31916100534.47 5.5190.72-0.199 VcbZIP11VcbZIP12-388.2321323693.468.5867.89-0.689 VcbZIP12VcbZIP1-267.3073578685.28 6.2167.22-0.492 VcbZIP13VcbZIP1-277.3030533840.83 6.5576.23-0.560 VcbZIP14VcbZIP2-128.3442747276.14 6.3159.46-0.936 VcbZIP15VcbZIP2-311.30395不确定无法计算62.30-0.846 VcbZIP16VcbZIP2-371.3533536532.38 5.5871.85-0.664 VcbZIP17VcbZIP2-411.3041646105.629.4564.25-0.665 VcbZIP18VcbZIP2-53.1835938666.68 6.7752.48-0.853 VcbZIP19VcbZIP2-364.4075183734.72 5.9288.64-0.423 VcbZIP20VcbZIP3-100.2735239437.61 6.6059.97-0.941 VcbZIP21VcbZIP3-285.1642747244.08 6.3160.14-0.931 VcbZIP22VcbZIP3-37.4326629082.42 5.3270.00-0.643 VcbZIP23VcbZIP3-390.3344148142.247.1674.33-0.496 VcbZIP24VcbZIP3-43.3276385393.93 5.7590.83-0.359 VcbZIP25VcbZIP5-248.2978084339.907.7069.08-0.500 VcbZIP26VcbZIP6-147.3031034537.44 6.2268.68-0.811 VcbZIP27VcbZIP6-323.2536240646.34 6.8185.75-0.337 VcbZIP28VcbZIP7-156.2034437389.02 5.1966.08-0.599 VcbZIP29VcbZIP7-93.1437542446.197.0687.39-0.402 VcbZIP30VcbZIP7-24.2741644341.529.7064.01-0.605 VcbZIP31VcbZIP8-169.1156761784.59 6.8880.37-0.3062.3㊀蓝莓bZIP转录因子蛋白序列中氨基酸保守域分析㊀㊀蓝莓bZIP转录因子家族成员的基因比对拟南芥基因组数据库,得到拟南芥中同源性最高的基因和E值,这为研究蓝莓bZIP基因家族提供了参考㊂为更深入地了解蓝莓bZIP转录因子与拟南芥bZIP转录因子的同源进化关系,构建了蓝莓与拟南芥的系统进化树㊂由图1以及根据Jakoby 等[15-16]对拟南芥bZIP基因家族的分类标准,再依据基因的聚类特点及bZIP结构域的一些特性,可以将蓝莓bZIP基因家族分为A组(9个)㊁B 组(3个)㊁C组(1个)㊁D组(6个)㊁E组(3个)㊁F组(0个)㊁G组(3个)㊁H组(0个)㊁I组(4个)㊁J组(0个)㊁K组(1个)㊁M组(0个)及S(1个),共13组㊂其中A组所含有的成员最多,有9个;C组㊁K组和S组成员中所含的蓝莓bZIP基因成员数目最少,只有1个;F组㊁H组㊁J组㊁M组成员中虽然有拟南芥bZIP转录因子,但是没有蓝莓bZIP转录因子家族成员,因此,忽略这4组,只保留9个组(表2)㊂其余B组㊁D组㊁E组㊁G组㊁I组所含成员在3㊁4㊁6个数目不等㊂图2所示,每个基因的基因结构㊁氨基酸长度特别是内含子㊁外显子等的数量和分布,都与进化有密切关系㊂VcbZIP25蛋白序列最长,一些蛋白序列很短,大部分基因都存在于5ᶄ-UTR和3ᶄ-UTR1980㊀㊀2021年第62卷第10期㊀㊀图1㊀蓝莓bZIP与拟南芥bZIP转录因子系统进化树比较表2㊀蓝莓bZIP家族的分类组别组内蓝莓bZIP转录因子家族成员A组(9个)VcbZIP9㊁VcbZIP11㊁VcbZIP8㊁VcbZIP16㊁VcbZIP22㊁VcbZIP2㊁VcbZIP17㊁VcbZIP7㊁VcbZIP30 B组(3个)VcbZIP1㊁VcbZIP25㊁VcbZIP12C组(1个)VcbZIP28D组(6个)VcbZIP27㊁VcbZIP29㊁VcbZIP4㊁VcbZIP31㊁VcbZIP13㊁VcbZIP5E组(3个)VcbZIP26㊁VcbZIP19㊁VcbZIP24G组(3个)VcbZIP6㊁VcbZIP18㊁VcbZIP23I组(4个)VcbZIP15㊁VcbZIP20㊁VcbZIP14㊁VcbZIP21K组(1个)VcbZIP3S组(1个)VcbZIP10区域;另外,从图中可知每条蛋白序列所含有的保守基序的数量以及类型都存在差异,其在分布上的差异,可能表明每个基序的功能有所差异㊂VcbZIP29保守域最多,有4个保守域,VcbZIP31㊁VcbZIP13㊁VcbZIP4㊁VcbZIP27有3个保守域,分别是motif1㊁motif2㊁motif3,这5个家族基因都属于D组,其余序列都只含一个保守域(motif1)㊂motif1基序分布较广泛,在植物的生长发育或者逆境胁迫下发挥着巨大的作用㊂总体而言,大部分保守域位于3ᶄ端,少部分位于5ᶄ端㊂2.4㊀蓝莓bZIP转录因子基因组织器官表达模式分析㊀㊀由图3可看出,大部分基因在植物各个组织在一天不同时间段以及果实发育的不同时期都有一定量的表达,并且不同bZIP转录基因在同一组织中的表达量不同,同一转录基因在不同组织器官中的表达量也有所不同,位于系统进化树中同一组的不同转录基因其表达模式相似,这说明该组成员中的㊀㊀图2㊀蓝莓bZIP转录因子构建树、基因结构和保守域三合一图基因在蓝莓的某个组织器官或者是在某个特定时期发挥着重要作用㊂VcbZIP27在蓝莓根部发育过程或是根部受到盐胁迫时其表达量明显高于其他基因,说明该组基因有可能参与蓝莓生长发育过程中根部的发育以及在非生物胁迫尤其是盐胁迫中发挥巨大作用,能够增强根部对盐的耐受性;VcbZIP20在蓝莓花期时的花㊁处于花瓣掉落期的花以及不同时期果实中表达量相对较高,而在根㊁叶等部位表达量相对较低;VcbZIP21㊁VcbZIP10㊁VcbZIP19在不同温度处理下的蓝莓㊁不同时间段的叶片㊁茉莉酸甲酯处理后1h㊁茉莉酸处理后8h表达量相对较高,而在根㊁叶㊁不同时期果实中表达量相对较少;VcbZIP28除了在根部表达量相对较低,在其他阶段表达量都相对较高,说明这些基因在蓝莓发育过程中参与多种生理生化的转录调控,发挥重要作用㊂VcbZIP6㊁VcbZIP30在茉莉酸甲酯处理后24h的蓝莓㊁花瓣掉落时期的花㊁不同时期的果实中表达量相对于其他时期较高,说明这些基因在果实生长发育方面发挥着一定的作用;VcbZIP1㊁VcbZIP24㊁VcbZIP22㊁VcbZIP25㊁VcbZIP7㊁VcbZIP5㊁VcbZIP31㊁VcbZIP17㊁VcbZIP14㊁VcbZIP16㊁VcbZIP15㊁VcbZIP13㊁VcbZIP18㊁VcbZIP11㊁VcbZIP26㊁VcbZIP23㊁VcbZIP8㊁VcbZIP29基因相对其他基因表达量较低,在蓝莓全生长发育过程表达量相差不大;VcbZIP2㊁VcbZIP12㊁VcbZIP3基因在蓝莓生长发育过程中几乎不表达,推测其在蓝莓生长发育阶段没有参与一些生理生化过程,也可能是这些基因的转录活性太低;VcbZIP9㊁VcbZIP4在蓝莓花芽期表达量相对较高,而在其他时期几乎不表达,说明这些基因对蓝莓的开花具有一定的作用㊂2.5㊀蓝莓bZIP基因在根系不同pH条件下的表达模式分析㊀㊀蓝莓bZIP转录因子基因在根系pH4.5和pH 6.5下表达量存在差异(图4),VcbZIP10在pH 4.5和pH6.5表达量都很高,说明蓝莓根系在受到pH胁迫时,VcbZIP10的表达不受影响; VcbZIP27㊁VcbZIP31㊁VcbZIP1㊁VcbZIP19㊁VcbZIP28㊁VcbZIP13在受到pH6.5的胁迫下相对于其他基因1982㊀㊀2021年第62卷第10期㊀㊀图3㊀bZIP转录因子在蓝莓不同组织的表达量图4㊀蓝莓bZIP转录因子基因在根系不同pH胁迫下的表达量表达量较高;其余的bZIP转录因子基因在抗酸碱性过程中几乎不表达,可能是在抗逆过程中没有参与相关的生理生化过程,也可能是因为其活性较低㊂3　讨论3.1㊀蓝莓bZIP转录因子基因的预测㊀㊀蓝莓bZIP转录因子基因预测已经完成,但关于蓝莓转录因子的研究仍较少,本研究主要运用生物信息学的方法,从蓝莓中鉴定出131个bZIP转录因子基因,经过人工去冗余得到31个转录因子基因,这些基因分布在10条染色体上㊂根据构建蓝莓与拟南芥bZIP转录因子基因的同源进化关系,将31个转录因子基因分为9组,分别是A组(9个)㊁B组(3个)㊁C组(1个)㊁D组(6个)㊁E组(3个)㊁G组(3个)㊁I组(4个)㊁K组(1个)及S组(1个),不同组内成员具有不同的功能㊂3.2㊀bZIP转录因子基因的特征作用㊀㊀据文献报道,一些基因家族成员的功能特征已在拟南芥中得到验证,如:A组bZIP转录因子基因的信号传递主要是依赖于ABA信号,在非生物胁迫(如寒冷㊁盐度或干旱等)下发挥激活作用,比如拟南芥A亚族中的ABA响应元件ABRE (ABA response element)㊁脱落酸应答元件结合因子ABFs(ABA-responsive element binding proteins)等;B组和K组成员主要是作为进化保守内质网(ER)应力响应的重要调控因子,增强对盐处理的耐受性;C组和S组成员形成一种C/S1-bZIP网络,作为信号中枢,以促进能量㊁营养饥饿导致的新陈代谢适应与生存;D组包括TGA因子(TGAs),受水杨酸(SA)诱导,NPR1是其转录共激活因子,在遇到生物营养病原体时依赖于SA 的防御,激素茉莉酸(JA)和乙烯(ET)则协调对坏死因子的防御㊂除了参与防御反应外,也参与控制解毒阳离子过程,因此,大多数D组bZIP提高了植物存活病原体和异生物胁迫的能力;E组成员与花粉萌发和花粉管生长有一定的联系;G组成员中GBF1是蓝光依赖性下胚轴扩张的负调节因子,对HY5和HYH具有拮抗作用,此外还能促进侧根发育和自然衰老;I组成员中VIP1作为T-DNA转移的宿主因子,具有低硫耐受性㊁感受信号等功能㊂在bZIP转录因子基因家族中,A㊁B㊁H及S亚族bZIP基因主要参与植物非生物胁迫响应及激素信号转导过程,根据同源进化关系,推测与拟南芥同一组的蓝莓直系同源基因也可能参与蓝莓生长发育的生理生化作用㊂根据RStudio软件制作热图,发现相同转录因子基因在蓝莓不同组织器官中表达量有所差异,不同基因在蓝莓同一部位表达量也存在差异㊂研究结果表明,bZIP转录因子在蓝莓生长发育过程中表现出组织特异性表达,但VcbZIP2㊁VcbZIP12㊁VcbZIP3等在蓝莓生长发育过程中几乎不表达,其余基因在蓝莓不同组织器官的表达量几乎无差异㊂研究发现,在蓝莓bZIP转录因子基因中, VcbZIP10㊁VcbZIP27㊁VcbZIP31㊁VcbZIP1㊁VcbZIP19㊁VcbZIP28㊁VcbZIP13㊁VcbZIP12在蓝莓受到pH胁迫条件下的表达量相对于正常pH时较高,推测上述基因所在的B组㊁C组㊁D组㊁E组等基因在植物抗pH胁迫条件下参与调控作用㊂参考文献:[1]㊀唐琨,朱伟文,周文新,等.土壤pH对植物生长发育影响的研究进展[J].作物研究,2013,27(2):207-212. [2]㊀张计育,渠慎春,郭忠仁,等.植物bZIP转录因子的生物学功能[J].西北植物学报,2011,31(5):1066-1075.[3]㊀LANDSCHULZ W H,JOHNSON P F,MCKNIGHT S L.Theleucine zipper:a hypothetical structure common to a new classof DNA binding proteins[J].Science,1988,240(4860):1759-1764.[4]㊀曹红利,岳川,王新超,等.bZIP转录因子与植物抗逆性研究进展[J].南方农业学报,2012,43(8):1094-1100.[5]㊀朱芸晔,薛冰,王安全,等.番茄bZIP转录因子家族的生物信息学分析[J].应用与环境生物学报,2014,20(5):767-774.[6]㊀王海波,郭俊云,唐利洲,等.小桐子bZIP转录因子的全基因组鉴定及表达分析[J].华北农学报,2019,34(2):44-58.[7]㊀刘宝玲,张莉,孙岩,等.谷子bZIP转录因子的全基因组鉴定及其在干旱和盐胁迫下的表达分析[J].植物学报,2016,51(4):473-487.[8]㊀李月,许朋斐,陈全家,等.棉花bZIP转录因子基因GhbZIP15的克隆与表达分析[J].棉花学报,2015,27(6):515-523.[9]㊀沈迪,陈龙正,陶建平,等.芹菜bZIP转录因子基因AgbZIP16的逆境响应分析[J].植物生理学报,2019,55(12):1817-1826.[10]㊀魏瑞敏,郑井元,刘峰,等.辣椒bZIP家族基因的鉴定与表达分析[J].园艺学报,2018,45(8):1535-1550. [11]㊀王升级,孙赫,党慧.盐胁迫条件下杨树bZIP转录因子全基因组分析[J].山西农业大学学报(自然科学版),2018,38(8):1-7,14.[12]㊀DRÖGE-LASER W,SNOEK B L,SNEL B,et al.TheArabidopsis bZIP transcription factor family:an update[J].Current Opinion in Plant Biology,2018,45:36-49. [13]㊀BAILEY T L,ELKAN C.Fitting a mixture model byexpectation maximization to discover motifs in biopolymers[J].Proceedings.International Conference on Intelligent Systems forMolecular Biology,1994,2:28-36.[14]㊀谢建明,孙啸,谢雪英,等.基因表达模式分析及软件系统[J].东南大学学报(自然科学版),2003,33(2):201-204.[15]㊀JAKOBY M,WEISSHAAR B,DRÖGE-LASER W,et al.bZIPtranscription factors in Arabidopsis[J].Trends in PlantScience,2002,7(3):106-111.[16]㊀蒋瑶,胡尚连,孙霞,等.拟南芥bZIP基因家族系统发育树比较分析[J].华北农学报,2008,23(1):22-27.(责任编辑:王新芳)。

第 49 卷第 6 期2023年 11 月吉林大学学报（医学版）Journal of Jilin University（Medicine Edition）Vol.49 No.6Nov.2023DOI：10.13481/j.1671‑587X.20230612基于GEO和TCGA数据库对肺腺癌差异表达基因的生物信息学分析叶汇, 孙哲, 周丽婷, 齐雯, 叶琳（吉林大学公共卫生学院劳动卫生与环境卫生教研室，吉林长春130021）［摘要］目的目的：采用生物信息学方法筛选影响肺腺癌（LUAD）的关键基因，分析其生物学功能及其对LUAD预后的影响。

方法方法：于高通量基因表达（GEO）数据库下载GSE118370和GSE136043芯片数据，癌症基因组图谱（TCGA）数据库筛选LUAD相关数据。

采用R软件分析共同表达的差异表达基因（DEGs）。

采用clusterProfile R包对DEGs进行基因本体（GO）功能富集分析，DAVID数据库进行京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析，STRING数据库构建蛋白-蛋白相互作用（PPI）网络。

采用Cytoscape筛选连接度排名前10位的关键基因，GEPIA数据库和人类蛋白质图谱（HPA）数据库分析正常肺组织和LUAD组织中关键基因mRNA和蛋白表达情况及不同分期LUAD组织中关键基因表达情况。

关键基因免疫浸润分析和生存分析获取关键基因表达与患者生存期的相关关系。

结果：共筛选DEGs 428个。

GO分析，LUAD的DEGs在主要富集于上皮-间质转化（EMT）等生物过程（BP）方面、细胞基部等细胞组分（CC）方面和细胞外基质（ECM）结构形成等分子功能（MF）方面。

KEGG分析，LUAD的DEGs主要富集于细胞因子受体相互作用通路等方面。

筛选DNA拓扑异构酶Ⅱα（TOP2A）、果蝇纺锤体异常基因（ASPM）、细胞周期蛋白B1（CCNB1）、人类细胞分裂周期相关基因8（CDCA8）、含杆状病毒IAP重复序列蛋白5（BIRC5）、苏氨酸激酶（AURKA）、驱动蛋白超家族成员20A（KIF20A）、中心体相关蛋白55（CEP55）、着丝粒蛋白F（CENPF）和微管组织因子（TPX2）为关键基因。

ChatGPT技术在生物医学领域的应用引言随着人工智能技术的迅速发展，自然语言处理和对话系统成为了研究的热点。

GPT（Generative Pre-trained Transformer）模型作为一种基于深度学习的文本生成模型，近年来取得了令人瞩目的成果。

而基于GPT的对话模型ChatGPT，则在自然语言对话生成方面取得了突破性的进展。

本文将探讨ChatGPT技术在生物医学领域的应用。

ChatGPT技术简介ChatGPT是由OpenAI发展的一种对话生成技术，其核心是GPT模型。

GPT模型通过从大规模语料库中学习文本数据的统计规律，能够生成具有一定连贯性的自然语言句子。

而ChatGPT则将GPT模型应用于对话生成领域，使得机器能够与人进行更自然、流畅的对话。

ChatGPT技术在生物医学领域有广泛的应用前景，可以提供以下几个方面的帮助和支持：1. 医学问答系统ChatGPT可以用于构建智能的医学问答系统，为医生和患者提供在线咨询和解答疑惑的支持。

通过与ChatGPT进行对话，患者可以获得一些基本的健康咨询和实用的健康建议。

例如，当患者感到不适时，他们可以向ChatGPT描述症状，然后ChatGPT会基于其预训练模型和学习到的知识给出初步的诊断建议。

这不仅可以减轻医院的咨询压力，还可以为患者提供可靠的医疗建议。

2. 临床决策支持在临床决策过程中，医生需要根据大量的临床实验数据和医学知识进行判断和分析。

而ChatGPT可以帮助医生快速获取相关信息和参考意见，提供决策支持。

临床医生可以根据自己的问题向ChatGPT提问，比如要求了解某种疾病的最新研究进展，或者询问某种药物的副作用等等。

ChatGPT会基于其学习到的医学知识库和经验，给出相应的回答和建议。

3. 医学研究辅助在医学研究领域，ChatGPT可以作为研究人员的助手，提供数据查询和文献检索的支持。

研究人员可以通过与ChatGPT进行对话，快速找到与其研究课题相关的文献和数据，并进行分析和总结。

ChatGPT4是一个强大的语言模型，可以用于检索文献。

以下是一些使用
ChatGPT4检索文献的方法：
1.直接提问：你可以直接向ChatGPT4提问，例如：“请帮我找一篇关于人工智能在
医疗领域的最新进展的文献”，或者“有没有关于气候变化对农业影响的学术论文”。

2.使用关键词：你可以提供一些关键词，让ChatGPT4根据这些关键词搜索相关的文
献。

例如，你可以提供“人工智能”、“医疗”、“气候变化”、“农业”等关键词，让ChatGPT4在这些领域内搜索相关的学术论文。

3.提出具体要求：你可以向ChatGPT4提出一些具体的要求，例如：“我需要一篇近
五年内发表的、关于机器学习在医学影像分析中的应用的英文学术论文”。

4.筛选结果：当ChatGPT4返回检索结果时，你可以根据需要进一步筛选，例如根据
发表时间、研究领域、期刊影响因子等指标进行筛选。

需要注意的是，ChatGPT4检索到的文献并不一定都是高质量的，因此需要对检索结果进行筛选和评估。

同时，在使用ChatGPT4检索文献时，也需要遵守相关的学术道德和规范，不得抄袭、剽窃他人成果。

功能基因组学的四大研究内容功能基因组学，这个名字听上去有点高深，但其实它就像是给生命的“使用说明书”打上的注释。

想象一下，咱们身体里的每个细胞都是一个小工厂，而基因就是工厂里的机器，这些机器在不停地运转，干着各种各样的工作。

有些机器专门负责生产蛋白质，有些则负责修复受损的部分，真的是忙得不可开交。

可能有的小伙伴会问了，功能基因组学到底研究啥呢？好吧，今天就让我们轻松聊聊它的四大研究内容，保证让你听了之后大开眼界。

咱们得聊聊基因的表达调控。

基因就像是一本食谱，里面写着做饭的步骤。

而表达调控就好比是个厨师，懂得什么时候该做什么菜。

在不同的情况下，基因的表达会有所不同，比如你运动时和休息时身体的需求就不一样。

研究这块的科学家们，真是像侦探一样，挖掘出各种因素是怎么影响基因开关的。

想象一下，夏天你突然想吃冰淇淋，那基因的开关就得快点调整，生产能让你享受美味的蛋白质。

真是个忙碌的过程，哪有时间停下来喝茶？功能基因组学的第二大研究内容就是基因与表型的关系。

这可有意思了，基因就像是小秘密，决定了你是什么样的人，能不能跑得快、唱得好、甚至吃得香。

科学家们通过研究发现，某些基因和特定的性状紧密相关。

就好比你爱吃辣椒，可能和你体内的某个基因有关系。

搞清楚这些基因是怎么影响表型的，就像找到了解码人生的密码，特别让人激动。

而且这些发现不仅可以帮助咱们更好地理解自己，还能在医学上应用，比如定制个性化的治疗方案，真是让人心动不已。

然后就是基因组的功能注释。

这部分就像是在给书里的每个字加注释，告诉你这个字的意思。

科学家们通过各种手段来确定基因的功能，找出它们在生物体内的角色。

想象一下，一本书里每个角色都在各自的章节中活蹦乱跳，大家都忙着推动剧情的发展。

通过这些功能注释，科学家们不仅可以搞清楚各个基因的作用，还能帮助咱们理解各种复杂的生物过程。

比如，某个基因可能与癌症有关，了解了它的功能后，咱们就能更好地找到预防和治疗的方法，真是一举两得。